Поворотный электрический соединитель

.;,133 М И 25/24-0 ар ащу 714 о СССР О, 197 тносится к электобретения - повыаботы соединителя ил ом непоовани ания нах М 17 12 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) ПОВОРОТНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СОЕДИНИТЕЛЬ(57) Изобретение оротехнике. Цель иэшение надежности рэа счет уменьшения трения приводовповерхности окон. Соединитель содежит поворотное 1 и движное 2цилиндрические осн я, расположенные концентрично. Между основми помещены шарнирные цепи, в ок8 звеньев 7 которых расположены првода 9, соединенные концами с основаниямии 2, Шарнирные цепи поддерживают ролики 11. Уменьшение трения проводов 9 о поверхности окон 8достигается введением колеса 18 свнутренним венцом на основании 2,шестерни 19 с наружным венцом наосновании 1 и дополнительной шестерни 17 на оси ролика 11, при этомшестерня 17 имеет возможность обкатывания колеса 18 и шестерни 19 иимеет диаметр, равный сумме диаметра ролика 11 и высоты сечения звенашарнирной цепи, Элементы шарнирныхсоединений выполнены в виде выпуклыхи вогнутого полуцилиндров, входящиходин в другой, соответственно на вке и проушине, выполненных на каждсоединяемом звенеОкно 8 для прокладки проводов выполнено в видепрямолинейного осевого канала в эвене. На каждом звене со стороны вилки выполнены торцовые выборки длявоэможности формирования в шарнирноцепи арочных участков при работе усройств, воспринимающих силы инерциивращающихся цепей. 2 з.п.ф-лы, 6 илИзобретение относится к электротехнике, в частности к созданию поворотных электрических соединителей, осуществляющих передачу электричес ких сигналов от неподвижных объектов к вращающимсяЦель изобретения - повышение надежности работы за счет уменьшения трения проводов о поверхности окон, О исключения скольжения проводов относительно звеньев шарнирных цепей, а также за счет исключения трения звеньев шарнирных цепей о поверхности поворотного основания и роликов, 15На фиг. 1 показан электрический соединитель, вид сверху; ца фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел 1 на фиг. 2; на фиг.4 вид по стрелке Б ца фиг. 3; на фиг.5 -20 вид по стрелке В на фиг. 4; на фиг,6 - арочный участок шарнирной цепиСоединитель содержит концентричные цилиндрические поворотное 1 и 25 неподвижное 2 основания, между соответственно выпуклой поверхностью 3 и вогнутой поверхностью 4 которых расположены жестко связанные концами с основаниями гибкие элементы в виде 30 шарнирных цепей 5 и 6, в звеньях 7 которых выполнены окна 8, расположенные поперечно осям шарниров цепей. В окна 8 уложены провода 9, Провода 9 соединены с основаниями 1 и 2 посредством разъемов 1 О. Цепи 5 и 6 поддерживают ролики 11. Ролик 11 установлен на шарикоподшипниках 12 в промежуточном основании 13, которое установлено с возможностью вращения в 40 неподвижном основании 2 в шарикоподшипнике 14, Поворотное основание установлено с возможностью вращения в неподвижном основании на подшипнике 15. На оси ролика 16 установлена до полнительная шестерня 17. На неподвижном основании 2 установлено колесо 18 с внутренним венцом. На поворотном основании 1 установлена шестерня 19 с внешним венцом. Дополнительная шестерня 17 входит в зацепление с колесом 18 и шестерней 19 с возможностью обкатывания шестерни 17 и колеса 18 при вращении поворотного Основания 1. Диаметр Р делитель. ной окружности дополнительной шестерни 17 равен сумме диаметра оролика 11 и высоты Н сечения звена 7 шарнирной цепи (фиг. 3),Каждое звено 7 шарнирной цепи может содержать на одном своем конце вилку 20 (фиг. 5), а на другом проушину 2 1, Проушина 2 1 одного звена входит в вилку 20 смежного с ним звена и шарнирно соединена с этой вилкой. Позициями 22 и 23 на фиг. 5 обозначены оси шарнирного соединения звена со смежными звеньями. Окно 8 для укладки проводов 9 в звене 7 цепи выполнено в виде прямолинейного канала, расположенного по оси симметрии звена, при этом канал лежит в одной плоскости с осями 22 и 23 шарнирного соединения звена со смежными с ним звеньями (фиг. 5).Шарнирное соединение цепей для каждых смежных вилки 20 и проушины 24 может быть выполнено в виде соосных соответственно выпуклых 24 и вогнутых 25 полуиилинрров (фиг. 4), диаметр которых меньше высоты Н сечения звена 7 шарнирной цепи. На оставшихся частях высоты звена 7 со стороны вилки 20 в звене 7 в направлении от плоскости Г, проходящей через диаметры полуцилиндрон вилки 20, выполнены торцовые выборки 26 и 27, Причем глубина Ь, выборки 26 в месте перехода поверхностей полуцилиндров 24 вилки 20 в поверхность 28 контактировация звена 7 с роликами 11 выполнена величиной Ь, = 1 Н/2(о+ Н), а глубина Д, выборки 27 в месте перехода поверхностей полуцилиндров 24 вилки О в поверхность 29 контактирования звена 7 с поворотным основанием 1 выполнена величиной А = 1 хЯ х Н/2(й + Н), где 1 - ргсгтояние между осями 22 и 23 шарнирных соединений звена 7, Ь - диаметр поворотного основания 1.Устройство работает следующим образом.При вращении поворотного оснований 1 с шестерней 19 по направлению стрелки ц находящаяся с этсй шестерней в зацеплении шестерня 17 будет вращаться в направлении стрелки Е . Вращение дополнительной шестерни 17 по указанной стрелке приводит к перекатыванию этой шестерни по внутреннему зубчатому венцу шестерни 18 и движению центра шестерни 17 и ролика 11 совместно с промежуточным основанием 13 в направлении стрелки Iфиг. 1). Перемещающийся в направлении стрелки в ролик увлекает за1494077 звеньями 7 по одну сторону от осей 22 и 23 шарниров, соединяющих собой звенья, и растяжение стороны М части провода, расположенной между звеньями по другую сторону от оси упомянутых шарниров (фиг.4,6), Растяжение одной части компенсируется сжатием другой части, в связи с чем смещения центра сечения провода относительно оси 22 и 23 шарниров, соединяющих собой звенья 7, не происходит. Не происходит поэтому перемещения про. водов относительно звеньев 7.Выполнение каждого элемента шарнирной цепи в виде вилки и соединенной с ней проушины позволяет разместить канал, предназначенный для укладки провода, внутри этого элемента, В свою очередь размещение упомянутого канала внутри этого элемента позволяет обеспечить пересечение в одной плоскости оси канала с осями вращения данного элемента относительно смежных элементов и, таким образом, исключить несовпадение центра изгиба гибкого элемента (оси шарнира) с центром изгиба сечения провода, что исключает образование проводами гофров, возможность их трения друг о друга и о шарнирную цепь, повышает надежность работы устройства.Выполнение канала, предназначенного для укладки провода, прямолинейным позволяет исключить перегиб проводов в местах их прохождения в упомянутых каналах (поскольку каждое звено гибкого элемента является жестким и со всех сторон охватывает провод), а также привести к минимуму перегиб проводов в местах стыков каналов, между смежными звеньями, так как в противном случае (например, в известном устройстве при выполнении каналов расположенными по дугам радиусов, центры которых расположены на осях роликов или поворотного или неподвижного оснований) хотя и приводится к нулю перегибровода при расположении гибкого элеента по одной из упомянутых дуг (например, по дуге радиуса, центр оторого расположен на оси ролика), все же увеличивает упомянутый перегиб при расположении гибкого элемента по остальным из указанных дуг (например, по дуге с радиусами в центре поворотного или неподвижного основания) и к тому же уменьшает 35 45 собой шарнирную цепь 5 по мере тогокак освобождается (травится) та частьшарнирной цепи, которая соприкасаетсяс поворотным основанием 1. Посколькув устройстве выполнено соотношениеР = Йр + Н, закон изменения скоростицентра сечения звена шарнирной цепи5,6 гибкого элемента при его переходес выпуклой цилиндрической поверхности 103 поворотного основания на вогнутуюцилиндрическую поверхность 4 неподвижного основания будет идентичен закону скорости в точке., лежащей на делительной окружности зубчатого профиля шестерни 17. Так как центр сечения провода 9 совпадает с центромсечения звена, то указанное выше равенство законов будет наблюдаться идля совокупности провод 9 - колесо 2017. Следовательно, по мере того какточки колеса 17, расположенные наего делительной окружности, будутприходить в соприкосновение с точками, расположенными на делительных 25окружностях зубчатых колес 18 и 19,с приравниванием скоростей этих точекнулю (относительно поворотного инеподвижного оснований), по мереэтого будет происходит переход центра сечения провода 9 с поворотногооснования на неподвижное и наоборот,с неподвижного основания на поворотное, причем указанный переход небудет сопровождаться перемещениемцентра провода относительно центразвена 7 в направлении вращения ипротивоположном ему направлении.В процессе работы устройства буцет происходить изгибание проводов 4 О9, расположенных в звенях шарнирныхцепей на угол оС . Однако такое изгибание не будет оказывать влияния настепень идентичности или совпадениязаконов изменения скорости центрасечения гибкого элемента закону изменения скорости в точке, лежащей наделительной окружности зубчатого профиля шестерни 17, так как в такомизгибании будет находиться постояннаячасть длины провода, величина которой зависит от угла охвата роликагибким элементом и отношения длиныгибкого элемента к диаметру делительной окружности шестерни 17, которыепостоянны для конструкции,В процессе работы устройства будет происходить сжатие стороны Ечасти провода, расположенной междуНа фиг. 6 показан для примера арочный участок цеди, на ролике для пояснения вывода соотношений для получения величин выборок Ь, и Ь, Так как ось 22 шарнира совпадает с осью прямолинейного канала - окна под провод, проходящей в середине сечения звена, то 1/2СКЫб/2 + Н/2 35 отсюда 1 Ь/2(а + Н)Аналогичен вывод и для Ь. Схема нагружения, приводящая к возникновению арочной конструкции наблюдает" ся всякий раз, когда сила инерции от воздействия вращающихся масс при изменении направления их вращения превосходит по своему значению силу трения в элементах и звеньях механизма, При этом сила инерции от поворотного основания будет восприни. маться объектом, на котором установлено поворотное основание, а следовательно, на шарнирную цепь воздействия оказывать не будет, Сила инерции от промежуточного основания будет передаваться дополнительной шес 55 терней на поворотное основание, а лотому на шарнирную цепь оказывать воздействия также не будет, Единственная сила, оказывающая воздействие устойчивость гибкого элемента (поскольку криволинейному каналу в звене цепи должна соответствовать криволинейность формы этого звена), приводит к образованию гибким элементом гофров при переходе с одной поверхности на другую.Выполнение в звеньяхшарнирных цепей указанных выборок 2 б и 27 поз воляет обеспечить опирание поверхностями выборок смежных звеньев шарнирной цепи друг о друга с одновременным формированием гибкой шарнирной цепью (в месте ее контактирова ния с выпуклой цилиндрической поверх ностью поворотного основания 1 или ролика 11) арочного участка (фиг.б), состоящего из опирающихся друг о дру. га поверхностями выборок звеньев 20 шарнирной цепи, причем звенья оказываются загруженными растягивающими усилиями со стороны, в которой расположены шарниры, соединяющие собой звенья шарнирной цепи, 25 на шарнирную цепь - сила инерции вращающейся массы самой шарнирной цепи,В этом случае выпуклые цилиндрические поверхности поворотного основания и роликов перестают воспринимать инерционную нагрузку от вращающейся массы шарнирной цепи, которая ввиду образования упомянутой арочной конструкции в процессе вращения воспринимает упомянутую нагрузку сама на себя, что исключает трение о поверхности поворотного основания и роликов не только проводов, но также и звеньев шарнирной цепи, что повышает надежность работы устройства по сравнению с прототипом,Формула и э о б р е т е н и я1, Поворотный электрический соединитель, содержащий концентричные цилиндрические поворотное и неподвижное основания, между которыми расположены жестко связанные концами с основаниями гибкие элементы в виде шарнирных цепей, в звеньях которых выполнены окна, расположенные поперечно осям шарниров цепей, в окна уложены провода, цепи поддерживают ролики, установленные в промежуточном основании, соосном с указанными основаниями и установленном с возможностью вращения в неподвижном основании, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности работы за счет уменьшения трения проводов о поверхности окон, в устройство введены колесо с внутренним венцом, установленное на неподвижном основании соосно с ним, и концентричная колесу шестерня с наружным венцом, установленная на поворотном основании, колесо и шестерня находятся в зацеплении с введенной дополнительной шестерней, которая установлена на оси одного из поддерживающих роликов с возможностью обкатывания указанных шестерни и колеса при вращении поворотного основания, при этом диаметр 0 делительной окружности дополнительной шестерни равен сумме диаметра б ролика и высоты Н сечения звена шарнирной цепи.2, Соединитель по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью дальнейшего повышения надежности работы за счет исключения скольже 1494077ния проводов относительно звеньв шарнирных цепей, каждое звено шарнирной цепи содержит на одном своем конце вилку, а на другом - проушину, проушина одного звена входит в вилку смежного с ним звена и шарнирно соединена с этой вилкой, при этом окно для укладки проводов в звене цепи выполнено в виде прямолинейного кана О ла, расположенного по оси симметрии звена, и канал лежит в одной плоскости с осями шарнирного соединения звена со смежными с ним звеньями.153, Соединитель по пп. 1 и 2,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения надежности работыза счет исключения трения звеньевшарнирных цепей о поверхности поворотного основания и роликов, шарнирное соединение цепей для каждых смежных вилки и проушины выполнено в виде соосных соответственно выпуклых и вогнутых полуцилиндров, диаметр которых меньше высоты Н сечения звена шарнирной цепи, при этом на оставшихся частях высоты звена со стороны вилки в звене в направлении от плоскости, проходящей через диаметры полуцилиндров вилки, выполнены торцовые выборки, причем глубина 6, выборки в месте перехода поверхностей полуцилиндров вилки в поверхность контактирования звена с роликами выполнена величиной Ь1 х х Н/2(д + Н) а глубина Ь выборкиЭв месте перехода поверхностей полу" цилиндров вилки в поверхность контактирования звена с поворотным основанием выполнена величиной Ащ1 Н/2 Й, + Н), где 1 - расстояние между осями шарнирных соединений звена, 3, - диаметр поворотного основания.1494077 Г 20 Фиг.6 Составитель М.КузнецоваТехред М. Дидык Корректор М.Самборская Редактор М.Андрушенко Заказ 4 119/49 Тирам 615 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и,открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101